【手続補正書】
【提出日】平成18年8月28日(2006.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置および前記サーボモータによって駆動される機械の調整方法において、前記サーボモータおよび負荷のモデルによる前記サーボモータの推定速度から、前記サーボモータの実速度を引いた差の振幅の最大値を検出し、前記振幅の最大値が  所定の振幅より大きくならないように前記サーボ制御装置の制御ゲインまたは前記機械のバランスや締め付けを調整することを特徴とするサーボ制御装置および機械の調整方法。
【請求項２】
前記推定速度から前記実速度を引いた差の振幅の最大値を所定の時間間隔で観測し、前記振幅の最大値が所定の振幅より大きくならないように前記サーボ制御装置の制御ゲインまたは前記機械のバランスや締め付けを調整することを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置および機械の調整方法。
【請求項３】
前記推定速度から前記実速度を引いた差を周波数解析し、前記機械の振動成分を抽出し、周波数によって前記機械の調整部位を特定して前記機械のバランスや締め付けを調整することを特徴とする請求項１または２記載のサーボ制御装置および機械の調整方法。
【請求項４】
前記サーボモータおよび負荷のモデルの代わりにオブザーバを用いて前記推定速度を求めることを特徴とする請求項１乃至３記載のサーボ制御装置および機械の調整方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来、制御ゲインの調整は図５のように機械の振動が発生するまで制御ゲインを上げたり、速度やトルクを測定器で観測して振動気味となるまで制御ゲインを上げたりして、その値からわずかに余裕分の制御ゲインを下げて調整を行っていた。また機械の調整では図６のように振動計で振動を測定して振動が所定のレベルになるようにバランスや締め付け等の調整を行っていた。例えば振動計２６の測定結果が図７（ii）のようになっている場合、機械の調整等をして図７（i）のように振動が所定のレベル以下になるようにしていた。あるいは特許文献１のように数値モデルに模擬信号を入れてその応答より判断して制御ゲインの調整を行ったり、特許文献２のように機械モデルをシミュレータ上で動作させて求めた制御ゲインを実対象に入れたりしていた。あるいは特許文献３のように速度指令にホワイトノイズを入れ周波数特性を測定し、制御ゲインの余裕で制御ゲインの限界等を判断していた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置および前記サーボモータによって駆動される機械の調整方法において、前記サーボモータおよび負荷のモデルによる前記サーボモータの推定速度から、前記サーボモータの実速度を引いた差の振幅の最大値を検出し、前記振幅の最大値が  所定の振幅より大きくならないように前記サーボ制御装置の制御ゲインまたは前記機械のバランスや締め付けを調整するという手順をとったのである。
また、請求項２に記載の発明は、前記推定速度から前記実速度を引いた差の振幅の最大値を所定の時間間隔で観測し、前記振幅の最大値が所定の振幅より大きくならないように前記サーボ制御装置の制御ゲインまたは前記機械のバランスや締め付けを調整するという手順をとったのである。
さらに請求項３に記載の発明は、前記推定速度から前記実速度を引いた差を周波数解析し、前記機械の振動成分を抽出し、周波数によって前記機械の調整部位を特定して前記機械のバランスや締め付けを調整するという手順をとったのである。
また請求項４に記載の発明は、前記サーボモータおよび負荷のモデルの代わりにオブザーバを用いて前記推定速度を求めるという手順をとったのである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明によれば、サーボモータの推定速度から実際の速度を引いた差を観測することで特別な測定器等を使用することなく制御ゲインの調整や機械の調整ができる。また制御ゲインを調整する場合、サーボモータの推定速度から実際の速度を引いた差が徐々に大きくなるので発振の前兆段階で調整を安全に止めることができる。大きく振動する機械や、限界まで制御ゲインを上げるような用途で、サーボモータの推定速度から実際の速度を引いた差の最大振幅の大きさで限界が分かる。また、推定速度から実際の速度を引いた差の周波数解析をすることにより機械の振動や制御系振動の振動要因の特定や制御振動の抑制法等を選択することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図１において１はマイクロコンピュータ、２は電流アンプ、３はベースドライブ回路、４はパワートランジスタモジュール、５はモータ、６は機械、７は推定速度と実際の速度との差の検出手段、８は最大振幅検出手段、９は周波数解析手段である。
以上のように構成された回路において、その動作を説明する。まずマイクロコンピュータ１は位置や速度といった指令を外部のコントローラ等から受け取る。 そして例えば速度指令の場合は速度制御を行いその出力の電流指令で電流制御を行い、ベースドライブ回路３を通してパワートランジスタ４を駆動してモータを制御する。ここでマイクロコンピュータ１は、通常の制御以外に図２のブロック図のようにトルクτよりモデルの推定速度ωｏを得る。そして推定速度と実際の速度との差を算出して振動成分としてその最大振幅を観測できるようにする。推定速度と実際の速度との差は、図２のようにモータおよび負荷のモデル１２から推定速度を算出してそれから実際の速度を引いて求める。あるいは図３のようにオブザーバから推定速度ωｏｂを算出してそれから実際の速度を引いて求める。推定速度と実際の速度との差の最大振幅から「振動気味」や「調整不良」等の状態を求めるのは、この速度の差に含まれる振動成分が観測しやすく正確に振動状態を反映しているからである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
まず振動のない状態で図４（i）のように推定速度と実際の速度との差の最大振幅を観測して得る。次に制御ゲインを上げていく場合、制御ゲインを上げて振動気味になると、推定速度と実際の速度との差は図４（i）から図４（ii）のように大きくなるので、例えば通常の振幅レベルの２倍程度になったところで、制御ゲインの上限とする。そして振幅レベルおよびその他の特性を観測して考慮し、振動がある適当な振幅レベル以下になるように制御ゲインを調整する。振動の振幅レベルは機械の用途や制御ゲインをどこまで上げる等を考慮して決める。また推定速度と実際の速度との差の最大振幅値を数値化しておけばトルク指令にフィルタ等を入れてその抑制効果を判別したり、その後の制御ゲインをどこまで上げることができるかといった厳密な判断に使ったりすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
次回に機械の調整をする場合、この機械の調整が完了した時の推定速度と実際の速度との差の最大振幅を標準値として憶えておき（例えば図４（i）の振幅レベル）、推定速度と実際の速度との差の最大振幅を観測し、最大振幅の値を所定の時間毎に観測、更新しながら、機械のバランスや締め付け等を調整し、最大振幅が標準値以内に入るようにする。更に場合によっては推定速度と実際の速度との差の信号を周波数解析し、その周波数より調整部位の特定して調整しても良い。例えばある周波数成分が大きい場合、カップリングの締め付けを緩く調整してその周波数成分を小さくする等する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このようにして制御ゲインの調整や機械の調整を機械に合わせて行うことができる。また場合によっては機械の診断等をすることもできる。また推定速度と実際の速度との差の検出手段７、最大振幅検出手段８、周波数解析手段９はマイクロコンピュータ１内で行っても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005078576.tif 000001
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005078576.tif 000002
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005078576.tif 000003
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005078576.tif 000004